Bài giảng NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

 Nước, hơi, kk, dầu, khí tự nhiên và khí cháy là các loại lưu chất được kể đến trong một nmd..  Trong bất kỳ nmd nào, các loại ống, van, bẫy cùng với các ngã rẽ được dùng để nối các ph

Giảng viên: Ts Nguyễn Tường Dũng

MÔN HỌC

 Điện là nhu cầu thiết yếu trong sinh hoạt

cũng như sx

 Điện thường được sx trong các nmd và

được truyền đến nơi tiêu thụ qua mạng lưới điện

 Nmd là nơi tổ hợp các thiết bị để biến đổi

các dạng E khác nhau thành điện năng

 Nmd có thể phân loại dựa theo nguồn

nhiên liệu sử dụng hoặc theo thiết bị

chuyển đổi E

 Nm địa nhiệt:

o đá nóng d ướ i lòng đ t c p E sinh h i n ấ ấ ơ ướ c

cho tb h i ơ

 Nmd dùng nhiêu liệu tái sinh:

o các nm này dùng bã mía, rác đô th , khí metan ị

(t các túi khí trong lòng đ t), sinh kh i (xác ừ ấ ố

đ ng, th c v t)…đ cung c p E ho t đ ng ộ ự ậ ể ấ ạ ộ

 Nmd dùng năng lượng tái sinh: là E từ

sóng biển, thủy triều, gió, mặt trời, thác nước (thủy điện)

 Nmd dùng tb hơi nước: trong nm này tb

quay nhờ E giãn nở hơi nước trong cánh

tb

o V i h i n ớ ơ ướ c có P và T cao (làm trung gian)

đ ượ c sinh ra t lò h i ừ ơ

 Nmd dùng tbk:

o khí cháy sinh ra khi đ t khí t nhiên ho c d u ố ự ặ ầ

đ ượ c phun tr c ti p vào tb đ quay tb ự ế ể

 Nmd chu trình hỗn hợp: sử dụng cả tb hơi

và tbk

o Khí t nhiên đ ự ượ ố ể c đ t đ quay tbk, khói th i ả

có T cao t tbk đi qua lò h i thu h i nhi t, lò ừ ơ ồ ệ này s c p h i n ẽ ấ ơ ướ ể ạ ộ c đ ho t đ ng tb h i ơ

 Nm thủy điện: nước từ các hồ chứa quay

các tb nước kéo mpd để phát điện.

 Nmd mặt trời:

o đây là nmd không có thi t b quay, năng l ế ị ượ ng

t ánh sáng m t tr i đ ừ ặ ờ ượ c bi n tr c ti p ế ự ế thành đi n nh các t m quang voltaic ệ ờ ấ

 Ngoài ra, các mp nhỏ được kéo bởi đc đốt

trong thường được dùng để làm nguồn dự phòng cho bệnh viện, khu công nghiệp…

 Các nmd ở Việt Nam chủ yếu là thủy điện

và nhiệt điện đốt than

o G n đây nh s phát tri n c a ngành d u khí, ầ ờ ự ể ủ ầ

các nmnd dùng chu trình h n h p liên t c ỗ ợ ụ

đ ượ c xây d ng nh m đáp ng nhu c u tăng ự ằ ứ ầ nhanh c a ph t i ủ ụ ả

Chỉ tiêu so sánh Thủy điện Nhiệt điện

Thời gian xây

 Để thuận lợi cho việc tìm hiểu, vận hành

cũng như sửa chữa các thiết bị trong nmd, các kiến thức cơ bản về nmd được trình bày sau đây.

 Áp suất: P là lực tác dụng lên 1 đv diện tích

o Các đ n v th ơ ị ườ ng dùng: kg/cm2, bar, psi (pound

per square inch), cmH2O, cmHg…

o Quan h gi a các đ n v : 1 kg/cm ệ ữ ơ ị 2≈ 0.981 bar ≈

14.69 psi ≈ 76 cmHg ≈ 10 mH2O

o P có th đ ể ượ ạ c t o ra theo 3 cách: (a) do tr ng ọ

l ượ ng c a v t ch t, (b) do l c c khí, (c) do gia ủ ậ ấ ự ơ nhi t v t ch t thí d nh n ệ ậ ấ ụ ư ướ c.

 P tạo ra do trọng lượng của vật chất:

 Kk trong môi trường sống tác động P lên

 P tạo ra do lực cơ khí: là P tạo ra do có

các tác động cơ khí.

o Ví d nh : b m h i vào trong bánh xe, b m ụ ư ơ ơ ơ

n ướ c vào trong đ ườ ố ng ng…

 P tạo do gia nhiệt vật chất:

o ví d nh n ụ ư ướ c (ho c khí) nh t trong bình kín ặ ố

đ ượ c đun lên s t o ra m t P bên trong bình ẽ ạ ộ

do s giãn n cũng nh do s sinh h i ự ở ư ự ơ

 P khí quyển: được đo bằng Barometer, ở

mực nước biển = 1 kg/cm2

 P tương đối, P dư hay P đồng hồ: là P của

các môi trường có P lớn hơn P khí quyển,

đo bằng manometer.

 P tuyệt đối: là thông số trạng thái, bằng P

dư cộng P khí quyển.

 Chân không: là P nhỏ hơn P khí quyển, đo

bằng vacuumeter

o Khi hút b t khí ra kh i m t bình kín, trong bình ớ ỏ ộ

s có P chân không ẽ

 P ngược hay “độ chân không”: là một khái

niệm đặc biệt dùng trong nmd dùng để chỉ

độ chân không không hoàn toàn của BN

o Đây là P tuy t đ i c a h i ngay khi ra kh i tb ệ ố ủ ơ ỏ

đ đ n BN hay là “P bình ng ng” ể ế ư

 Trong nmnd, hiểu về nhiệt và T là quan

trọng vì hầu hết các máy móc, thiết bị đều liên quan đến việc kiểm soát T

 Hai đơn vị T thường dùng là Celcius và

 Khi bỏ viên đá vào nước nóng, đá sẽ tan

chảy

 Nước nóng hơn viên đá mà nó truyền

nhiệt sang, hay viên đá thì lạnh hơn

o Dòng nhi t di chuy n t v t có nhi t đ cao ệ ể ừ ậ ệ ộ

xu ng th p ố ấ

o T là đi u ki n đ xác đ nh dòng nhi t t v t ề ệ ể ị ệ ừ ậ

này sang v t khác ậ

 T để đo một vật nóng hơn hay lạnh hơn

vật khác

o Khi thêm nhi t vào m t v t s làm gia tăng ệ ộ ậ ẽ

nhi t đ c a v t đó, ng ệ ộ ủ ậ ượ ạ c l i khi l y b t ấ ớ nhi t s làm v t ngu i đi ệ ẽ ậ ộ

 Dẫn truyền nhiệt:

o nhi t đ ệ ượ c truy n t phân t này sang phân ề ừ ử

t khác c a m t v t ho c sang v t khác ti p ử ủ ộ ậ ặ ậ ế xúc v i nó ớ

 Truyền nhiệt đối lưu:

o nhi t truy n thành dòng t ph n này sang ệ ề ừ ầ

ph n khác c a ch t l ng hay ch t khí ầ ủ ấ ỏ ấ

 Nước, hơi, kk, dầu, khí tự nhiên và khí cháy

là các loại lưu chất được kể đến trong một

nmd

 Lưu chất sẽ chảy từ nơi có P cao đến nơi có

P thấp

 Để vận hành hiệu quả các thiết bị cần phải đo

lưu lượng của các lưu chất này

 Ví dụ như: lưu lượng nước cấp vào lò hơi,

lưu lượng hơi đến tb…

 Q thể hiện lượng lưu chất (khối lượng hoặc thể

tích) di chuyển được trong một đơn vị tg

o Các đv: t n/gi , kg/giây, m3/gi , l/phút…tùy thu c vào ấ ờ ờ ộ

đ i tố ượng c n đo.ầ

 Q tỷ lệ thuận với với độ chênh áp giữa đầu vào

và đầu ra

 Ma sát bên trong các ống, sự thay đổi hướng

chảy, các vật cản trở làm giảm P của dòng chảy

o Đi u này luôn đề ượ ưc l u ý trong qt thi t k cũng nh ế ế ư

v n hành nmd.ậ

 Trong bất kỳ nmd nào, các loại ống, van, bẫy

cùng với các ngã rẽ được dùng để nối các phần của thiết bị hay các thiết bị với nhau

 Sau đây sẽ mô tả một số loại van và bẫy

thường gặp

 Van: Các van được thiết kế để thực hiện 1

trong 3 chức năng cơ bản sau: mở-đóng,

điều chỉnh Q, và ngăn dòng chảy ngược

o Có r t nhi u lo i van nh ng t t c đ u theo vài ấ ề ạ ư ấ ả ề

nguyên lý c b n ơ ả

 Các loại van có thể đóng mở bằng tay, dây

xích, đc điện, thủy lực điện từ, hay gió nén

o Hai lo i sau thạ ường là van nh , P th p đi u khi n ỏ ấ ề ể

ph c t pứ ạ

 Van cửa:

o C a (đĩa) van là lo i nêm c ng, tr dòng ít V n ử ạ ứ ở ậ

hành đóng, m hoàn toàn; không dùng đi u ch nh.ở ề ỉ

 Van một chiều (check valves):

o có ba d ng là c a quay (swing gate), cánh ạ ử

b ướ m (butterfly) và d ng nâng (lift) trình bày ạ ở hình bên d ướ i

o Rõ ràng d ng nâng có tr dòng l n h n. ạ ở ớ ơ

 Van bít và van bi (plug, ball valves):

o hai d ng van này có đ c đi m chung là xoay ạ ặ ể

90o đ đóng hay m hoàn toàn, và tr dòng r t ể ở ở ấ

th p do c a van m có đ thông dòng l n ấ ử ở ộ ớ

 Loại này thường dùng cho P thấp

 Van cánh bướm (butterfly valves):

o đĩa van xoay 90o đ đóng m ể ở

o Van này có tr dòng nh h n van c u nh ng ở ỏ ơ ầ ư

l n h n van van c a, bít và bi ớ ơ ử

o Van này th ườ ng dùng P th p và nh t i ở ấ ẹ ả

 Van giảm áp và van an toàn (relief, safety

Đặc tính Van giảm áp An an toàn

Áp dụng Lưu chất không nén được: nước ,

Mở nhanh hoàn toàn

(nhảy) khi áp suất vượt quá giá trị đặt (≈103%) và đóng nhanh lại khi áp suất xuống thấp hơn giá trị đặt (≈96%)

 Bẫy được đặt giữa đường ống hơi và hệ

thống thu hồi nước ngưng tụ

o M c đích l y nụ ấ ước ng ng và các lo i khí ra kh i ư ạ ỏ

h i mà không làm t n hao h i cũng nh gi m áp ơ ổ ơ ư ả

su t h i ấ ơ

o B y h i đẫ ơ ượ ắ ặc l p đ t theo s đ bên ơ ồ

 Phân thành bẫy nhiệt hay bẫy cơ khí

o Có th phân thành b y có dòng qua liên t c hay ể ẫ ụ

dòng qua gián đo n.ạ

 Bẫy nhiệt (Thermostatic traps): là bẫy mở

theo nhiệt độ trong bẫy

 Cơ cấu tác động dựa vào sự giãn nở khác

nhau của cặp thanh kim loại (bimetallic type) hay sự giãn nở của hộp xếp kim loại (bellow type)

 Khi nước ngưng đầy trong bẫy – bẫy nguội:

bẫy mỡ; khi hơi qua –bẫy nóng: bẫy đóng lại

 Nguyên lý cấu tạo của hai loại bẫy nhiệt trình

bày ở hình bên dưới

 Bẫy cơ:

o Mechanical traps

o Có nhi u d ng b y c sau đây nh b y phao ề ạ ẫ ơ ư ẫ

(ball float), d ng thùng ng ạ ượ c (inverted bucket), các b y này m khi đ y n ẫ ở ầ ướ c và ng ượ ạ c l i

 Khi các loại thiết bị quay hoạt động, nơi

 Để giảm ma sát cũng như các hệ quả của nó

thiết bị cần được bôi trơn

 Mục đích của bôi trơn là tách các bề mặt chịu

ma sát bằng cách chen lớp dầu hay mỡ vào giữa để giảm sự sinh nhiệt và sự mài mòn

 Mỡ hoặc dầu sẽ được dùng để bôi trơn tùy

theo tốc độ quay, độ nặng, cũng như loại bợ trục sử dụng

 Việc bôi trơn là rất quan trọng vì giá thành

cho dầu mỡ luôn nhiều lần rẽ hơn giá thành cho việc thay thế thiết bị kim loại hư hỏng

 Hai lực chính tác động lên bợ trục là lực đẩy

dọc trục và lực hướng kính

 Lực dọc trục có thể tác động theo một trong

hai hướng song song với trục

 Loại ổ trục kiểu lăn và có ống lót chủ yếu chịu

 Ổ trục có ống lót hay ổ trục trơn (sleeve

bearing): được bôi trơn bằng mỡ hoặc dầu; bằng mỡ cho ổ trục chịu vận tốc thấp và tải nặng;

o trường h p v n t c và nhi t đ cao thì thợ ậ ố ệ ộ ường

dùng d u Đ i v i tr c máy phát và tuabin có t i ầ ố ớ ổ ụ ả

n ng và v n t c cao thì dùng d u đặ ậ ố ầ ượ ơc b m tăng

áp l c ự

 Vòng bôi trơn ổ trục ống lót:

o lo i này dùng m t vòng có đạ ộ ường kính l n h n ớ ơ

đường kính tr c ụ

o Vòng này có ph n đáy nhúng trong thùng d u đ ầ ầ ể

l y d u tấ ầ ưới lên c tr c khi tr c quay.ổ ụ ụ

 Ổ bi và ổ đũa (ball, roller bearing):

o hai lo i này thu c d ng tr c ch ng ma sát ạ ộ ạ ổ ụ ố

 Khi quay ma sát có rất ít do ổ trục chỉ còn

tiếp xúc điểm trên viên bi hay con lăn

 Hai loại này thường dùng mỡ để bôi trơn.

 Hình bên dưới là dạng đơn giản nhất trong

các loại ổ chặn:

o Ổ ặ ch n Kingsbury (Kingsbury thrust bearing).

 Phần tĩnh của ổ trục này được gắn các guốc

(pivot shoes) và vòng chặn (thrust collar) gắn trên phần động;

o t t c ng p trong d u khi v n hànhấ ả ậ ầ ậ

 Bơm là thiết bị cơ khí dùng để thay đổi P

và gây ra dòng chuyển động

o Tuy có chung nguyên lý nh ng khi dùng cho ư

ch t khí đ ấ ượ ọ c g i là qu t (fan) hay máy nén ạ (compressor);

o khi dùng cho ch t l ng g i là b m. ấ ỏ ọ ơ

 Có thể phân biệt bơm theo hai loại:

o (1) th ch d ế ỗ ươ ng (positive displacement) là

b m chuy n đ ng qua l i (piston) và lo i quay ơ ể ộ ạ ạ (rotary);

o (2) B m lo i đ ng l c (kinetic) g m các b m ơ ạ ộ ự ồ ơ

ly tâm (centrifugal) và b m ph t (injector) ho t ơ ụ ạ

đ ng theo nguyên lý Venturi ộ

 Bơm piston:

o hình bên d ướ i trình bày nguyên lý ho t đ ng ạ ộ

c a b m nâng (lift pump), b m đ y (force ủ ơ ơ ẩ pump) và b m piston hai c p (double action ơ ấ reciprocating pump);

o b m này th ơ ườ ng dùng đ b m hóa ch t vào ể ơ ấ

h th ng n ệ ố ướ ủ c c a lò h i ơ

 Bơm quay:

o ph bi n là b m vít (screw), b m bánh răng ổ ế ơ ơ

(gear) và ki u v u (lobe) các b m này có áp ể ấ ơ

su t thoát không đ i ấ ổ

 Trong nmd, các bơm này dùng phổ biến

để bơm dầu và hóa chất

 Bơm ly tâm: là bơm hoạt động theo nguyên lý

o Nh các thay đ i đó b m có th có Q l n v i P ờ ổ ơ ể ớ ớ

th p nh b m tu n hoàn, hay P cao v i nhi u ấ ư ơ ầ ớ ề

t ng b m nh btn lò.ầ ơ ư

 Bơm phụt: dùng nguyên lý Venturi

 Hệ thống gió nén là không thể thiếu trong một

nhà máy điện

 Nó cung cấp gió để điều khiển thiết bị cũng

như một số công dụng khác

 Nó có thể được phân thành hai loại: gió điều

khiển và gió công dụng

 Hệ thống gió điều khiển (intrument air) : dùng

cho các hệ thống, các van điều khiển bằng

gió nén, các bộ truyền tín hiệu…

o Gió nén này ph i s ch, khô và duy trì m t áp ả ạ ở ộ

su t nh t đ nh.ấ ấ ị

 Hệ thống gió công dụng (service):

o s d ng đ làm mát, chèn, các máy công c …hay ử ụ ể ụ

có th làm d phòng cho h th ng gió đi u khi n ể ự ệ ố ề ể

o Gió này không yêu c u ch t ch nh gió đi u ầ ặ ẽ ư ề

khi n.ể

 Gió nén được cung cấp từ các mng đi qua

các bộ lược và hút ẩm rồi đến các bồn chứa

o T đây gió đừ ược phân ph i đ n các thi t b s ố ế ế ị ử

d ngụ

 Nước có 3 trạng thái: rắn, lỏng hay khí (hơi).

 Nước ở thể rắn: nước khi bị làm lạnh xuống

khoảng 0oC sẽ hóa đá, sự hóa đá diễn ra từ ngoài vào trong

o Thể tích nước khi hóa đá sẽ tăng lên.

 Nước ở thể lỏng: khi gia nhiệt nước đá, nó sẽ

chảy thành nước

o Nếu tiếp tục cấp nhiệt cho nước, T0 của nó

sẽ được nâng lên

o Nước cũng sẽ dãn nở khi tăng T.

 Nước ở thể khí: sôi là hiện tượng các bọt hơi xuất

hiện trong nước và nổi lên mặt nước, bọt này vỡ và giải phóng hơi ra

bão hòa ta có được hơi siêu nhiệt

nước tại cùng P

nước, nếu ngưng tụ hơi trong bình kín thì tạo ra

ck do thể tích nước nhỏ hơn nhiều so với hơi

 Lò hơi là thiết bị trong đó xẩy ra qt đốt

cháy nhiên liệu, nhiệt lượng tỏa ra sẽ biến nước thành hơi, biến năng lượng của

nhiên liệu thành nhiệt năng của dòng hơi.

 Lò hơi nmd, hơi được sx ra là hơi quá nhiệt

o Hơi quá nhiệt nhận được nhờ các quá

trình: đun nóng nước đến sôi, sôi để biến nước thành hơi bão hòa và quá nhiệt hơi

để biến hơi bão hòa thành hơi quá nhiệt

có T cao trong các bộ phận của lò

o Cs của lò hơi phụ thuộc vào lưu lượng, T

và P hơi

o Các giá trị này càng cao thì cs lò hơi càng

lớn

 Hiệu quả của qt trao đổi nhiệt giữa ngọn

lửa và khói với môi chất trong lò hơi phụ thuộc vào tính chất vật lý của môi trường (sản phẩm cháy) và của môi chất tham gia

qt (nước hoặc hơi) và phụ thuộc vào hình dáng, cấu tạo, đặc tính của các phần tử lò hơi

 Sản lượng hơi D: là lượng hơi do lò hơi sx ra

trong một đơn vị tg- Tấn/h hay kg/s

 Thông số hơi:

o Thông số hơi của lò được biểu thị bằng

giá trị của T0 và P của hơi sau bqn

 Hiệu suất lò hơi:

o thường dùng hiệu suất nhiệt, nó là tỷ số

giữa phần nhiệt lượng mà môi chất hấp thu được với tổng nhiệt lượng đưa vào

 Nhiên liệu là những vật chất khi cháy phát ra

ánh sáng và nhiệt năng

 Nhiên liệu hữu cơ dùng trong ngành năng

lượng có 3 loại:

o Khí thiên nhiên

o Nhiên liệu lỏng: dầu Diezen, dầu nặng

o Nhiên liệu rắn: theo tuổi hình thành nhiên

liệu ta có gỗ, than bùn, than nâu, than đá, than cám

 Nhiên liệu vô cơ là nhiên liệu được tạo ra do

phản ứng phân hủy hạt nhân Uranium

 Nhiên liệu gồm những chất có khả năng bị

oxy hóa gọi là chất cháy và những chất

không thể bị oxy hóa gọi là chất trơ

 Qt cháy nhiên liệu là qt phản ứng hóa học

giữa các nguyên tố hóa học của nhiên liệu với oxi và sinh ra nhiệt, qt cháy còn là qt oxi hóa

 Chất oxi hóa chính là oxi của kk cấp vào cho

qt cháy, chất bị oxy hóa là các nguyên tố

cháy được của nhiên liệu

 Sản phẩm tạo thành sau qt cháy gọi là sản

phẩm cháy (khói)

 3 yếu tố cần thiết để sự cháy xảy ra:

o Nguyên liệu cháy

o Oxy cho sự cháy

o Đủ nhiệt để nguyên liệu bắt lửa và duy trì

cháy

 Nhiên liệu cung cấp phải được đốt cháy hoàn

toàn trong buồng đốt, hạn chế tối đa sự mất nhiệt qua ống khói

o Dầu được hâm nóng rồi hóa mù

o Than được nghiền thành bột trước khi

phun vào buồng đốt

 Kk cấp vào buồng đốt nhờ các qg, lượng gió

cung cấp phải đủ cho sự cháy nhưng không quá dư sẽ gây tổn thất nhiệt

 Để nâng T đến T bốc cháy của nhiên liệu:

o Hệ thống mồi lửa để đốt các nhiên liệu dễ

cháy trước

o Sau khi nhiên liệu chính đã cháy T cháy sẽ

tự duy trì nếu tỷ số nhiên liệu và kk được giữ ở trị số thích hợp

 Nhiệt lượng sinh ra khi đốt cháy nhiên liệu

trong lò hơi chính là E do nhiên liệu và kk

mang vào:

Qđv = Qnl + Qkk

 Nhiệt lượng này một phần được sử dụng hữu

ích để sinh hơi, còn một phần nhỏ hơn bị mất mát đi gọi là tổn thất nhiệt

Qđv = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6

o Q1 là nhiệt lượng sử dụng hữu ích để sinh hơi,

ngoài tường lò ra kk xung quanh, (Kj/kg)

 Hiệu suất của lò hơi là tỉ số giữa lượng nhiệt

sử dụng hữu ích và lượng nhiệt cung cấp vào

lò hơi

 Hiệu suất của lò hơi có thể xác định bằng 2

pp: cân bằng thuận và cân bằng nghịch

(%) 100